Sn掺杂量对Sn-Al共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用溶胶-凝胶(sol-gel)法在玻璃和硅衬底上制备了不同Sn掺杂量的Sn-Al共掺的ZnO薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、光致发光谱(PL)等测试手段,对薄膜的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明:所制备的样品晶粒均沿(002)方向择优生长,且随着Sn元素掺杂量的增加,择优取向性先增强后减弱,同时薄膜的半高宽先减小后增大,半高宽最小时,薄膜的结晶质量最好。与只掺Al元素的ZnO薄膜相比,共掺后的薄膜近紫外发光峰的强度明显降低,出现了轻微的蓝移,且在600 nm处的缺陷发光强度明显增强;随着Sn掺杂量的增加薄膜的透过率先增加后减小。与AZO薄膜相比,当Sn的掺杂量为0.020时,薄膜的结晶质量更好,缺陷发光更强,光透过率更高。     

衬底温度对Na-Mg共掺ZnO薄膜光学性能的影响

采用超声喷雾热解法,以石英玻璃为衬底,以乙酸 锌(Zn(CH₃COO)₂·2H₂O)、硝酸镁(Mg(NO₃)₂·6H₂O) 和醋酸钠(CH₃COONa·3H₂O)为前驱体溶液,在不同衬底温 度(480～560℃)下制备Na-Mg共掺杂ZnO薄膜。通过X-射线衍射(X RD)、扫描电子显微镜(SEM)、 光致发光(PL)谱和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计等表征手段对样品的晶格结构 、表面形貌、PL性能 和透过率进行了研究。结果表明,衬底温度对薄膜结构和光学特性影响显著,当衬底温度为 500 ℃时制备的 Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的c轴择优最明显,表面形貌更加致密,结 晶质量最好,PL性能最佳。     

Na/Mg共掺ZnO薄膜的溶胶-凝胶法制备及特性研究北大核心CSCD

利用溶胶-凝胶旋转涂膜法在耐热玻璃衬底上制备了不同膜厚的Na/Mg共掺ZnO薄膜。重点研究了膜厚对Na/Mg共掺ZnO薄膜结构和光学特性的影响。扫描电子显微镜（SEM）图像和X射线衍射（XRD）图谱分析结果表明,膜厚为200~500 nm时,随着膜厚的增加,薄膜的结晶性、致密性及c轴择优取向生长特性都呈现出先增强后降低的趋势。透射光谱分析结果表明,薄膜在可见光范围内的平均透光率随着膜厚的增加而显著下降。实验条件下,膜厚约为300 nm的Na/Mg共掺ZnO薄膜具有优良的结构特性和透光特性。荧光光致发光（PL）谱表明该薄膜中缺陷很少,是优良的紫外发光材料。     

Al掺杂对ZnO薄膜形貌和光学性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在FTO玻璃衬底上制备得到了不同Al掺杂浓度的ZnO薄膜(AZO)。利用XRD、FESEM、UV-vis和PL等测试手段对样品结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,合成的AZO薄膜均为六方纤锌矿结构且峰强随掺杂浓度的升高而减弱;同时,颗粒形貌由不规则向规则球形转变且尺寸逐渐减小;PL谱中的近紫外发射峰和晶格缺陷峰值随掺杂浓度的升高先增大后降低;由UV-vis吸收光谱可知,AZO薄膜在设定波长内的光吸收处于波动状态,且当Al掺杂浓度为3%时,光吸收强度最高,禁带宽度减小到3.12eV。     

掺铝对ZnO薄膜光学常数的影响

采用溶胶-凝胶法在(0001)蓝宝石衬底上制备了ZnO:Al薄膜,利用Kramers-Kronig色散关系对ZnO∶Al薄膜在300～600 nm波长区域的光学常数进行计算,研究了掺杂浓度对薄膜光学常数的影响.计算结果显示,在可见光区,薄膜的光学常数受铝掺杂浓度的影响很小,折射率、消光系数、复介电常数实部和虚部的数值基本恒定,分别约为1.6,0.08,0.27和2.5.在紫外区,薄膜光学常数受掺杂浓度的影响明显,随掺杂浓度提高,光学常数数值均减小,并且都在激子吸收峰(370 nm)处出现一极大值.     

Zn-Mn共掺对BTO薄膜光学性质及铁电性能的影响

利用溶胶凝胶法在Si(100)和LNO/Si(100)衬底上成功制备了Zn-Mn共掺钛酸钡薄膜.为了更充分地研究掺杂量对薄膜的晶体微结构和铁电性的影响,利用同样的方法分别制备了不同掺杂量的掺Zn和掺Mn钛酸钡薄膜.X射线衍射和原子力显微镜测量的结果表明薄膜均匀致密,且平均晶粒尺寸在30 nm以内.通过比较400～700 nm范围内各钛酸钡薄膜的折射率和消光系数,可以得到,其禁带宽度随着掺Zn或掺Mn量的变化而变化.对薄膜的铁电性能进行研究表明,Zn-Mn钛酸钡具有良好的铁电性,其剩余极化值为11.26μC/cm2,说明微量的Zn-Mn共掺可以增强薄膜的铁电性.     

Cu掺杂量对Zn-Cu共掺TiO2薄膜光学带隙的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法,分别以钛酸四丁酯(Ti(O C₄H₉)₄)为钛源、硝酸锌(Zn(NO₃)₂·6H₂O)为锌源、硝酸铜(Cu(NO₃)₂·3H₂O)为铜源制备了不同掺杂量的Zn、Cu共掺TiO₂薄膜。分别采用X射线衍射仪(XRD )、薄膜测厚仪、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对所制备的样品进行表征。结果表明 :与本征TiO₂和2.0 at%Zn²⁺-TiO₂相比,Cu²⁺的掺 杂减小了样品的晶面间距及晶粒尺寸、增加了样品的半高宽及比表面积,进而提高了薄膜的 光催化活性能。随着Cu²⁺掺杂量的增加,样品沿(101)晶面择优取向先增强后减弱 ,薄膜的吸光度呈现先升高后降低的趋势,TiO₂的 带隙值由3.424 eV减小到3.325 eV。与本征TiO₂和2.0 at%Zn²⁺-TiO₂相比 ,2.0at%Zn²⁺－1.0 at%Cu²⁺-Ti O₂的样品结晶度最好,(101)晶面择优取向最佳,薄膜表面的缺陷较少、较为均匀平整 且吸光度更好,光学带隙值最小为3.325 eV。     

溶胶-凝胶法制备Co,Cu共掺杂ZnO薄膜 结构及光学特性

采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了纯ZnO薄膜和高浓度Cu掺杂的Co,Cu共掺ZnO(Zn0.90CoxCu0.1-xO,x=0.01,0.03,0.05)薄膜。扫描电镜观察到无论是纯ZnO还是掺杂ZnO薄膜表面都有均匀分布的颗粒,但是在Cu含量较高时均匀性更好。X射线衍射揭示所有样品都具有纤锌矿结构,但是Cu掺杂量的增加使晶格常数略有减小,而晶粒尺寸却略有增大。XPS测试结果表明样品中Co离子的价态为+2价和+3价,Cu离子的价态为+2价和+1价共存。室温光致发光测量在所有样品中均观察到较强的紫外发光峰、蓝光双峰和较弱的绿光发光峰。     

掺Al对ZnO薄膜结构和光电性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺在普通玻璃片上制备了ZnO∶Al薄膜。通过XRD、UV透射谱和电学测试等分析方法研究了掺Al对薄膜的组织结构和光电性能的影响。分析表明:所制备的薄膜具有c轴择优取向,随着掺Al浓度的增加,(002)峰向低角度移动,峰强逐渐减弱。薄膜电阻率随掺Al浓度变化,当掺Al浓度为1.5%(摩尔分数),薄膜电阻率降至6.2×10-4Ω·cm。掺Al量的增加同时使得薄膜的禁带宽度变大,光吸收边出现蓝移现象。     

Ag掺杂对TiO2薄膜光学性能的影响

氧化钛(TiO₂)作为一种重要的半导体材料可应用于多个领域。实验通过溶胶-凝胶旋 涂 法,分别用钛酸丁酯(Ti(OC₄H₉)₄)提供钛源、硝酸银(AgNO₃)提供银源,制备了TiO ₂的本征 和Ag单掺的薄膜样品。样品的结构、表面形貌及光学性能分别采用X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、紫外- 可见分光光 度计(ultraviolet-visible spectrophotometer,UV-Vis)进行分析、表征。结果表明: 所制备的样 品均为锐钛矿相且沿(101)晶面取向择优生长。与本征TiO₂相比,Ag⁺的掺杂并没有改变 衍 射峰的峰位或出现杂峰,样品的晶粒尺寸相对减小、晶面间距及半高宽均有所增大;样品的 表面得到修饰,缺陷减少,变得更为致密、均匀、晶粒之间的排列更加有序;样品的吸收边 出现红移的现象,带隙能减小。当Ag⁺掺杂量为1.5 at%时,样品的性能相对较好,表现为 (101) 衍射峰最为尖锐,晶粒尺寸最小,薄膜间的孔隙最少,禁带宽度最小为3.476 eV。     

退火对用PLD法制备ZnO薄膜的发光影响

用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(111)和蓝宝石衬底上制备的氧化锌薄膜,在不同的退火温度和不同的退火氛围中进行了退火处理.退火温度及退火氛围对ZnO薄膜的结构和发光特性的影响用X射线衍射(XRD)谱和光致发光谱进行了表征.实验结果表明,随着退火温度的提高,ZnO薄膜的压应力减小,并向张应力转化.在不同的退火温度退火...     

Effect of Fe-doping on the structural and optical properties of ZnO thin films prepared by spray pyrolysis

Fe-doped ZnO thin films have been prepared by spray pyrolysis on glass substrates and the influence of Fe-doping concentration on the structural and optical properties of the films has been studied.The X-ray diffraction (XRD) analysis shows that Fe doping has a significant effect on crystalline quality,grain size and strain in the thin films.The best crystalline structure is obtained for 3 at%Fe doping as observed from scanning electron microscopy (SEM) and XRD.However,lower or higher Fe-doping degrades the crystalline quality in turn.Moreover,UV spectroscopy demonstrates the influence of Fe-incorporation on visible range transmittance of ZnO where the best transmittance is obtained for 3 at%doping.The results have been illustrated simultaneously focusing previous results obtained from literature.     

Effect of Co doping on structural, optical, electrical and thermal properties of nanostructured ZnO thin films

Nanocrystalline Zn1-x CoxO(where x varies from 0 to 0.04 in steps of 0.01) thin films were deposited onto glass substrate by the spray pyrolysis technique at a substrate temperature of 350 ℃. The X-ray diffraction patterns confirm the formation of hexagonal wurtzite structure. The crystal grain size of these films was found to be in the range of 11–36 nm. The scanning electron micrographs show a highly crystalline nanostructure with different morphologies including rope-like morphology for undoped ZnO and nanowalls and semispherical morphology for Co-doped Zn O. The transmittance increases with increasing Co doping. The optical absorption edge is observed in the transmittance spectra from 530 to 692 nm, which is due to the Co2C absorption bands corresponding to intraionic d–d shifts. The direct and indirect optical band gap energies decrease from 3.05 to 2.75 eV and 3.18 to 3.00 eV, respectively for 4 mol% Co doping. The electrical conductivity increases with increasing both the Co doping and temperature, indicating the semiconducting nature of these films. The temperature dependence thermal electromotive force measurement indicates that both undoped and Co-doped ZnO thin films show p-type semiconducting behavior near room temperature. This behavior dies out beyond 313 K and they become n-type semiconductors.     

ZnO薄膜的结构与光学性能研究

采用sol-gel法在石英衬底上制备了ZnO薄膜,通过改变溶胶浓度、涂敷层数及退火温度,研究了ZnO薄膜的形貌、结构性能及光学性能。结果表明,薄膜具有六方纤锌矿结构,表面均匀致密,晶粒大小在25～35nm之间,Zn含量为0.8mol/L的溶胶经旋涂并在500℃下退火1h后可获得最高的可见光透射率,平均透射率约为94%。获得的ZnO薄膜的光学带隙在3.27～3.29eV之间。     

Structural, electrical and optical properties of ZnO thin films deposited by sol-gel method

Thin films of intrinsic and Al-doped ZnO were prepared by the sol-gel technique associated with spin coating onto glass substrates. Zinc acetate dehydrate, ethanol and monoethanolamine were used as a starting material, solvent and stabiliser, respectively. Structural, electrical and optical characterizations of the films have been carried out. All films are polycrystalline with a hexagonal wurtzite structure with a preferential orientation according to the direction 〈0 0 2〉. The four-points technique was used to characterize thin films electrically. All films exhibit a transmittance above 80-90% along the visible range up to 650 nm and a sharp absorption onset about 375 nm corresponding to the fundamental absorption edge 3.3 eV. Intense UV photoluminescence is observed for undoped and 1% Al-doped ZnO films.     

PLD法制备ZnO薄膜的退火特性和蓝光机制研究

通过脉冲激光沉积(PLD)方法,在O2中和100～500℃衬底温度下,用粉末靶在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜,在300℃温度下生长的薄膜在400～800℃温度和N2氛围中进行了退火处理,用X射线衍射(XRD)谱、原子力显微镜(AFM)和光致发光(PL)谱表征薄膜的结构和光学特性。XRD谱显示,在生长温度300℃时获得较好的复晶薄膜,在退火温度700℃时获得最好的六方结构的结晶薄膜;AFM显示,在此退火条件下,薄膜表面平整、晶粒均匀;PL谱结果显示,在700℃退火时有最好的光学特性。     

Al-Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜制备及光电性能研究

采用直流磁控溅射法,在室温水冷玻璃衬底上制备出Al-Zr共掺杂的ZnO透明导电薄膜。研究结果表明,Ar气压强对Al-Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜的结构和电阻率有显著影响。X射线衍射(XRD)表明,Al-Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有C轴择优取向。扫描电镜(SEM)观察表明,Ar气压强对Al-Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜的微观结构影响较大。薄膜的厚度随Ar气压强的增加而变薄,在Ar气压强为2.5Pa时,制备的Al-Zr共掺杂ZnO薄膜电阻率具有最小值1.01×10-3Ω.cm,在可见光区(500～800nm)平均透过率超过93%。     

ZnO薄膜的丙酮气敏特性研究

用直流磁控反应溅射法,分别在Si(111)基片及Al2O3陶瓷基片上制备了ZnO薄膜,并进行TiO2、SnO2、Al2O3或CuO的掺杂和退火处理。用XRD分析了退火前后晶型的变化,利用气敏测试系统对各样品进行了气敏特性测试。结果表明:经过700℃退火后的样品,在最佳工作温度为220℃时,对丙酮有很好的选择性和很高的灵敏度(34.794)。掺杂TiO2或SnO2,可提高ZnO薄膜传感器对丙酮的灵敏度(57.963)。     

沉积时间对Sn-Mg共掺ZnO薄膜光电性能的影响

采用超声喷雾热解法在石英玻璃衬底上,在衬底 温度为440 ℃,喷嘴到衬底距离为4cm,掺杂原子(Zn∶Mg∶Sn)比例为97.6∶2∶0.4,载气流量为0.8 L/min的固定条件下,制备了不同薄膜沉积时间(5min、 7min、9min、11 min)的Sn-Mg共掺的ZnO薄膜。并用X射线衍射仪 (XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、 光致发光谱(PL)、紫外可见分光光度计(UV-VIS)、薄膜测厚仪(SCG-10)和伏安特性曲线(I-V)对 薄膜的结构、表面形貌、发光性能、透过率、膜厚和电学性能进行了一系列表征。当沉积时 间为7min时, XRD表明,薄膜的(101)峰强度最大,择优取向明显。SEM图显示薄 膜表面致密光滑,颗粒均匀,尺寸 最大且形貌最佳。PL谱在372 nm处的发射峰强度最大,峰形最尖锐, 所有薄膜的透过率在可见光区域都 超过了80%,表现出了很好的光透过性能。从薄膜的I- V特性曲线可计算出此时的电阻最小,导电性能最佳。